KR102380308B1 - 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치 - Google Patents

전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치 Download PDF

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조군식
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치는, 브리지(bridge) 구조로 결합된 적어도 4개의 구동 반도체회로요소를 포함하는 전류 구동 회로의 제1 구동 반도체회로요소의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제1 감지 반도체회로요소와, 전류 구동 회로의 제2 구동 반도체회로요소의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제2 감지 반도체회로요소를 포함하는 감지 회로; 제1 및 제2 감지 반도체회로요소의 동작의 기준을 제공하는 기준 반도체회로요소를 포함하는 기준 회로; 제1 및 제2 구동 반도체회로요소의 스위칭(switching)에 기반하여, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소 중 기준 회로의 기준을 상대적으로 더 많이 제공받는 감지 반도체회로요소가 선택되도록 스위칭 동작을 수행하는 스위치 회로; 및 제1 및 제2 감지 반도체회로요소의 동작에 기반한 값을 출력하는 출력 회로; 를 포함할 수 있다.

Description

전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치{Sensing apparatus to current driving circuit and Apparatus for driving voice coil motor}
본 발명은 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치에 관한 것이다.
최근의 전자기기나 차량에서 카메라는 필수에 가까운 기능 중 하나이며, 그 성능 또한 높아짐에 따라서 수백만 화소에서 천만 화소 이상까지의 고성능의 카메라 모듈이 전자기기나 차량에 장착되고 있다.
그러나, 이러한 고화소의 카메라 모듈에 비하여 모바일 기기와 같이 소형화가 요구되는 전자기기에 사용되는 카메라 모듈은 전자기기에서 사용할 수 있는 공간이 제한적일 수 있으며, 운전자의 안전에 직접적인 영향을 줄 수 있는 차량에 사용되는 카메라 모듈은 높은 신뢰성이 요구될 수 있고, 자율 주행 관련 기술 등으로 인해 신뢰성은 점점 높게 요구되고 있다.
카메라 모듈은 작은 렌즈의 구경 및 작은 이미지 픽셀 사이즈 등으로 인해 이미지 촬영시 외부의 진동이나 손떨림 등과 같은 미세한 움직임에도 이미지 열화가 발생할 수 있어 광학 이미지 안정화 (Optical Image Stabilization; OIS) 기능을 채용할 수 있고, 고화질의 이미지를 보다 용이하게 촬상하기 위해 오토 포커스(Auto Focus) 기능을 채용할 수도 있으며, 카메라 모듈의 아이리스(iris) 개폐 제어 기능도 채용될 수 있다.
상술한 광학 이미지 안정화 기능, 오토 포커스 기능 및 아이리스 개폐 제어 기능 등을 수행하기 위해, 카메라 모듈은 대상의 물리적 동작을 제어할 수 있는 보이스 코일 모터(Voice Coil Motor)를 사용할 수 있으며, 보이스 코일 모터와 같은 전류 구동 대상을 구동하기 위한 전류 구동 회로는 점차 높은 신뢰성이 요구되고 있으며, 과전류, 납땜 쇼트, 핀 쇼트와 같은 다양한 고장모드에 대비한 보호기능 역시 상당한 중요도를 가지고 있다.
일본 등록특허공보 특허제4879645호
본 발명은 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치는, 브리지(bridge) 구조로 결합된 적어도 4개의 구동 반도체회로요소를 포함하는 전류 구동 회로의 제1 구동 반도체회로요소의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제1 감지 반도체회로요소와, 전류 구동 회로의 제2 구동 반도체회로요소의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제2 감지 반도체회로요소를 포함하는 감지 회로; 제1 및 제2 감지 반도체회로요소의 동작의 기준을 제공하는 기준 반도체회로요소를 포함하는 기준 회로; 제1 및 제2 구동 반도체회로요소의 스위칭(switching)에 기반하여, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소 중 기준 회로의 기준을 상대적으로 더 많이 제공받는 감지 반도체회로요소가 선택되도록 스위칭 동작을 수행하는 스위치 회로; 및 제1 및 제2 감지 반도체회로요소의 동작에 기반한 값을 출력하는 출력 회로; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치는, 상기 전류 구동 회로에 대한 감지 장치; 및 보이스 코일 모터(voice coil motor)에 흐르는 출력 전류를 출력하는 상기 전류 구동 회로; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치는, 전류 구동 회로의 전류 또는 전압이 예상을 벗어나는 것(예: 과전류)을 더욱 정확히 감지할 수 있으며, 반도체 집적회로의 공정산포에 강건하고 소형화될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치를 나타낸 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치가 카메라 모듈 제어 구조에 적용되는 것을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치가 아이리스 개폐 제어 기능에 채용된 구조를 예시하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치를 나타낸 회로도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치(100)는, 감지 회로(110), 기준 회로(120), 출력 회로(130) 및 스위치 회로(140)를 포함할 수 있으며, 전류 구동 회로(150)의 전류를 감지할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치(220)는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치(100) 및 전류 구동 회로(150)를 포함할 수 있으며, 보이스 코일 모터(L)를 구동할 수 있다.
예를 들어, 전류 구동 회로에 대한 감지 장치(100)와 전류 구동 회로(150)는 적어도 하나의 반도체 집적회로로 구현될 수 있으며, 전원(VDD)과 접지를 공유할 수 있다. 접지는 0V이지만, 설계에 따라 음 전압으로 구현될 수도 있다.
전류 구동 회로(150)는 브리지(bridge) 구조로 결합된 적어도 4개의 구동 반도체회로요소(MN1, MP1, MN2, MP2)를 포함할 수 있으며, 보이스 코일 모터(L)에 흐르는 출력 전류를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 브리지 구조는 H-브리지, 하프(half)-브리지 및 풀(full)-브리지 중 하나일 수 있으며, 전류 구동 회로(150)의 구동 대상에 따라 달라질 수 있다. 상기 H-브리지는 보이스 코일 모터(L)의 구동에 효율적인 구조일 수 있다.
적어도 4개의 구동 반도체회로요소(MN1, MP1, MN2, MP2)는 반도체 트랜지스터(예: MOSFET, BJT)나 다이오드로 구현될 수 있다. 예를 들어, 적어도 4개의 구동 반도체회로요소 중 제3 및 제4 구동 반도체회로요소(MN1, MN2)는 n형 반도체 트랜지스터일 수 있으며, 적어도 4개의 구동 반도체회로요소 중 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)는 p형 반도체 트랜지스터일 수 있다.
도 1은 전원(VDD)에 가까운 반도체회로요소는 p형 트랜지스터이고, 접지(GND)에 가까운 반도체회로요소는 n형 트랜지스터임을 도시하나, 트랜지스터의 n형/p형 관계는 설계에 따라 도 1에 도시된 n형/p형 관계와 반대로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소는 n형 반도체 트랜지스터일 수 있고, 제3 및 제4 구동 반도체회로요소는 p형 반도체 트랜지스터일 수 있다.
제1 모드로 동작할 때, 전류 구동 회로(150)는 제1 및 제3 구동 반도체회로요소(MP1, MN1)의 입력 전압(예: 게이트 단자 전압)이 낮고 제2 및 제4 구동 반도체회로요소(MP2, MN2)의 입력 전압(예: 게이트 단자 전압)이 높은 상태로 동작할 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제4 구동 반도체회로요소(MP1, MN2)는 제1 출력 전류를 형성할 수 있다.
제2 모드로 동작할 때, 전류 구동 회로(150)는 제1 및 제3 구동 반도체회로요소(MP1, MN1)의 입력 전압(예: 게이트 단자 전압)이 높고 제2 및 제4 구동 반도체회로요소(MP2, MN2)의 입력 전압(예: 게이트 단자 전압)이 낮은 상태로 동작할 수 있다. 이에 따라, 제2 및 제3 구동 반도체회로요소(MP2, MN1)는 제2 출력 전류를 형성할 수 있다. 제1 출력 전류의 방향과 제2 출력 전류의 방향은 서로 반대일 수 있다.
예를 들어, 제3 및 제4 구동 반도체회로요소(MN1, MN2)는 제1 출력 전류의 크기에 대응되는 전압 또는 제2 출력 전류의 크기에 대응되는 전압을 입력 받을 수 있으므로, 제1 및 제2 출력 전류의 크기를 제어할 수 있으며, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)는 높은 전압(예: VDD) 및 낮은 전압(예: 접지의 전압) 중 하나가 입력되어 온(on) 상태 또는 오프(off) 상태 중 하나로 동작할 수 있다. 설계에 따라, 제3 및 제4 구동 반도체회로요소(MN1, MN2)의 역할과 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 역할은 서로 바뀔 수 있다.
제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 게이트 단자의 전압이 고정적일수록, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 드레인 단자와 소스 단자 사이의 저항값은 고정적일 수 있다.
이때, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하는 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 제1 및 제2 구동 전류에 비례할 수 있다.
감지 회로(110)는 제1 구동 반도체회로요소(MP1)의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제1 감지 반도체회로요소(MP6)와, 제2 구동 반도체회로요소(MP2)의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제2 감지 반도체회로요소(MP8)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 감지 반도체회로요소(MP6)는 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 소스 단자를 통해 제1 구동 반도체회로요소(MP1)에 전기적으로 연결되고, 제2 감지 반도체회로요소(MP8)는 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 소스 단자를 통해 제2 구동 반도체회로요소(MP2)에 전기적으로 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 구동 반도체회로요소(MP1)의 제1 구동 전류가 예상보다 커질수록, 제1 구동 반도체회로요소(MP1)의 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하는 더 커질 수 있으므로, 제1 구동 반도체회로요소(MP1)의 드레인 단자의 전압은 더 낮아질 수 있다. 예를 들어, 제2 구동 반도체회로요소(MP2)의 제2 구동 전류가 예상보다 커질수록, 제2 구동 반도체회로요소(MP2)의 드레인 단자와 소스 단자 사이의 전압 강하는 더 커질 수 있으므로, 제2 구동 반도체회로요소(MP2)의 드레인 단자의 전압은 더 낮아질 수 있다.
제1 구동 반도체회로요소(MP1)의 드레인 단자의 전압이 더 낮아질 경우, 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 소스 단자의 전압은 낮아질 수 있다. 제2 구동 반도체회로요소(MP2)의 드레인 단자의 전압이 더 낮아질 경우, 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 소스 단자의 전압은 낮아질 수 있다.
기준 회로(120)는 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 동작의 기준(예: 바이어스)을 제공하는 기준 반도체회로요소(MP9)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 게이트 단자 또는 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 게이트 단자는 기준 반도체회로요소(MP9)의 게이트 단자에 전기적으로 연결될 수 있으며, 제1 감지 반도체회로요소(MP6), 제2 감지 반도체회로요소(MP8) 및 기준 반도체회로요소(MP9) 중 적어도 하나는 게이트 단자와 드레인 단자가 전기적으로 연결되도록 구성될 수 있다. 즉, 제1 감지 반도체회로요소(MP6)와 기준 반도체회로요소(MP9)의 조합과 제2 감지 반도체회로요소(MP8)와 기준 반도체회로요소(MP9)의 조합 각각은 전류 미러(mirror) 회로로 구성될 수 있다. 이에 따라, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 전류와 게이트 단자의 전압은 기준 반도체회로요소(MP9)의 전류와 게이트 단자의 전압은 서로 거의 동일할 수 있고 서로 유사한 특성(예: 온도 종속성, 공정산포에 따른 영향 등)을 가질 수 있다.
기준 회로(120)로부터 기준을 제공받은 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 전류와 게이트 단자의 전압은 실질적으로 고정적일 수 있다. 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 전류와 게이트 단자의 전압이 실질적으로 고정적일 경우, 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 드레인 단자의 전압은 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 소스 단자의 전압이 낮아짐에 따라 낮아질 수 있다. 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 전류와 게이트 단자의 전압이 실질적으로 고정적일 경우, 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 드레인 단자의 전압은 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 소스 단자의 전압이 낮아짐에 따라 낮아질 수 있다.
즉, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8) 각각은 기준 회로(120)로부터 기준을 제공받음에 따라 공통 게이트(common gate) 증폭 회로와 유사하게 동작할 수 있다.
예를 들어, 기준 회로(120)는 기준 반도체회로요소(MP9)의 전류의 적어도 일부가 흐르고 기준 반도체회로요소(MP9)와 전원(VDD)의 사이에 전기적으로 연결된 제2 기준 반도체회로요소(MP4)를 더 포함할 수 있다. 제2 기준 반도체회로요소(MP4)의 전압강하로 인해, 기준 반도체회로요소(MP9)의 전반적인 전압의 레벨은 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 전반적인 전압의 레벨에 맞춰질 수 있다.
스위치 회로(140)는 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 스위칭(switching)에 기반하여, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8) 중 기준 회로(120)의 기준을 상대적으로 더 많이 제공받는 감지 반도체회로요소가 선택되도록 스위칭 동작을 수행할 수 있다.
예를 들어, 스위치 회로(140)는 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 게이트 단자와 기준 반도체회로요소(MP9)의 게이트 단자 사이의 전기적 연결 여부를 DRT 전압에 따라 스위칭하는 제1 스위치와, 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 게이트 단자와 기준 반도체회로요소(MP9)의 게이트 단자 사이의 전기적 연결 여부를 DRTB 전압에 따라 스위칭하는 제2 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 스위치는 소스 단자와 드레인 단자 사이의 전기적 연결 여부를 게이트 단자의 전압에 따라 결정하도록 구성된 트랜지스터일 수 있다.
DRT 전압과 DRTB 전압은 서로 반대(즉, 하나는 높은 전압이고 다른 하나는 낮은 전압)일 수 있으며, 둘 중 하나는 인버터 회로의 입력 전압이고 다른 하나는 인버터 회로의 출력 전압일 수 있다. DRT 전압과 DRTB 전압은 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 게이트 단자에 입력될 수 있다. 즉, 스위치 회로(140)는 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 스위칭에 연동될 수 있다.
스위치 회로(140)의 스위칭 동작에 따라, 기준 회로(120)는 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8) 중 기준을 제공할 필요가 있는 감지 반도체회로요소에 선택적으로 기준을 제공할 수 있으므로, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)에 대해 공용으로 사용될 수 있다.
만약 기준 회로(120)가 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)에 대해 각각 기준을 제공하는 복수의 기준 회로로 구현될 경우, 상기 복수의 기준 회로는 공정 산포나 비대칭적인 외부 요소 등으로 인해 서로 완벽한 대칭을 이루지 않을 수 있고, 이는 감지 회로(110)의 기준의 부정확성을 유발하므로, 전류 감지 정확도를 저하시킬 수 있는데, 기준 회로(120)는 상기 공정 산포나 비대칭적인 외부 요소 등으로 인한 전류 감지 정확도 저하를 미연에 방지할 수 있으므로, 감지 회로(110)의 전류 감지 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기준 회로(120)는 상기 복수의 기준 회로에 비해 약 절반의 크기를 가질 수 있으므로, 전류 구동 회로에 대한 감지 장치(100)의 전반적인 크기도 축소시킬 수 있으며, 기준 회로(120)의 총 전류도 약 절반으로 감소할 수 있다.
제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)는 보이스 코일 모터(L)에 대한 구동력 확보를 위해 높은 전류(예: 150mA에 가까운 전류)를 사용할 수 있으므로, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2) 각각의 크기(예: 채널의 W/L)는 기준 반도체회로요소(MP9)의 크기나 제2 기준 반도체회로요소(MP4)의 크기보다 소정의 비율(예: 3000배)만큼 더 클 수 있다.
상기 소정의 비율은 반도체 집적회로의 설계요소일 수 있으며, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2) 간에 공정산포가 발생할 경우, 상기 복수의 기준 회로의 공정산포는 더 커질 수 있는데, 기준 회로(120)는 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2) 간에 공정산포에 따른 영향을 받지 않을 수 있으므로, 감지 회로(110)는 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 전류 또는 전압을 더욱 안정적으로 감지할 수 있다.
출력 회로(130)는 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 동작에 기반한 값을 출력할 수 있다.
예를 들어, 출력 회로(130)는 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 드레인 단자 또는 제2 감지 반도체회로요소(MP8)의 드레인 단자의 전압을 증폭하는 출력 반도체회로요소(MP10)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 출력 반도체회로요소(MP10)는 공통 소스(common source) 증폭 회로와 유사하게 동작할 수 있으며, 출력 반도체회로요소(MP10)의 드레인 단자의 전압은 출력 반도체회로요소(MP10)의 게이트 단자와 소스 단자 사이의 전압에 기반한 전류와 출력저항(R)에 따른 전압강하에 의해 결정될 수 있다.
출력 반도체회로요소(MP10)의 드레인 단자의 전압은 출력 반도체회로요소(MP10)의 소스 단자의 전압에 따라 결정될 수 있고, 출력 반도체회로요소(MP10)의 소스 단자의 전압은 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 드레인 단자의 전압에 따라 결정될 수 있고, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 드레인 단자의 전압은 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 드레인 단자의 전압의 소스 단자의 전압에 따라 결정될 수 있고, 제1 및 제2 감지 반도체회로요소(MP6, MP8)의 소스 단자의 전압은 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2)의 전류 또는 전압에 따라 결정될 수 있다.
제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2) 중 하나의 전류가 예상보다 더 커질수록, 제1 감지 반도체회로요소(MP6)의 드레인 단자의 전압은 예상보다 더 커질 수 있다.
출력 회로(130)는 출력 반도체회로요소(MP10)에 의해 증폭된 전압과 기준 전압(REFV)의 비교 결과에 기반한 값을 출력하는 비교기(Comp)를 더 포함할 수 있다. 출력 반도체회로요소(MP10)의 전압이 예상(예: 기준 전압(REFV)과 동일)보다 더 커질수록, 비교기(Comp)의 출력전압은 예상보다 더 커질 수 있다. 비교기(Comp)의 출력전압을 통해, 제1 및 제2 구동 반도체회로요소(MP1, MP2) 중 적어도 하나의 과전류는 감지될 수 있다.
한편, 제1 및 제2 전류원(IS1, IS2)은 감지 회로(110) 및 기준 회로(120)의 전류를 지원할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전류원(IS1, IS2)은 전류 미러 회로의 일부분일 수 있고, 다이오드 연결 구조의 n형 트랜지스터일 수 있고, 게이트 단자의 전압이 고정적인 트랜지스터일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치가 카메라 모듈 제어 구조에 적용되는 것을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 카메라 모듈 제어 구조는 홀 센서(300), 제어 신호 생성기(205), 본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치(220) 및 보이스 코일 모터(L)를 포함할 수 있으며, 렌즈 모듈(210)의 위치 및/또는 움직임을 제어할 수 있다.
홀 센서(300)는 렌즈 모듈(210)의 움직임에 기반하여 렌즈 모듈(210)에 배치된 자기 부재(211)의 자속이 통과하도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 홀 센서(300)는 렌즈 모듈(210)의 위치 및/또는 움직임에 대응되는 전압을 출력할 수 있다.
제어 신호 생성기(205)는 홀 센서(300)에서 출력되는 전압에 기초하여 제어 신호를 생성할 수 있으며, 제어 신호를 보이스 코일 모터 구동 장치(220)로 전달할 수 있다. 예를 들어, 제어 신호 생성기(205)와 보이스 코일 모터 구동 장치(220)는 적어도 하나의 반도체 집적회로로 구현될 수 있다.
예를 들어, 제어 신호 생성기(205)는 OIS(Optical Image Stabilization) 제어 구조나 AF(Auto Focus) 제어 구조를 포함할 수 있으며, OIS 제어 구조 또는 AF 제어 구조에 기반하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 즉, 제어 신호는 렌즈 모듈(210)의 현재 위치에 대응하여 렌즈 모듈(210)을 목표 위치로 이동시키도록 결정된 값을 가질 수 있다.
따라서, 보이스 코일 모터 구동 장치(220)는 렌즈 모듈(210)의 현재 위치에 대응하여 렌즈 모듈(210)을 목표 위치로 이동시키도록 결정된 출력 전류를 보이스 코일 모터(L)로 출력할 수 있다.
보이스 코일 모터(L)는 상기 출력 전류에 기반하여 자속을 생성할 수 있으며, 렌즈 모듈(210)의 자기 부재(211)의 근처에 배치될 수 있다. 예를 들어, 보이스 코일 모터(L)와 홀 센서(300)는 제1 기판(240)에 배치될 수 있다. 제1 기판(240)은 제어 신호 생성기(205) 및/또는 보이스 코일 모터 구동 장치(220)의 배치공간도 제공할 수 있다. 설계에 따라, 제1 기판(240)은 생략될 수 있으며, 제어 신호 생성기(205) 및/또는 보이스 코일 모터 구동 장치(220)는 보이스 코일 모터(L)에 배치될 수 있다.
설계에 따라, 홀 센서(300)는 집적회로 내장 형으로 구현될 수 있으며, 제어 신호 생성기(205) 및/또는 보이스 코일 모터 구동 장치(220)와 함께 단일 집적회로로 구현될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 전류 구동 회로에 대한 감지 장치 및 보이스 코일 모터 구동 장치는 간소화된 피드백 구조를 가져서 더욱 쉽게 소형화될 수 있으므로, 홀 센서(300)를 보다 쉽게 포함할 수 있다.
렌즈 모듈(210)은 보이스 코일 모터(L)의 자속에 반응하여 자기 부재(211)가 받는 힘에 따라 움직일 수 있다. 이때, 렌즈 모듈(210)은 홀 센서(300)를 통과하는 자속의 변화와 반대방향으로 상기 자속이 변하도록 움직일 수 있다. 이에 따라, 렌즈 모듈(210)의 절대적 위치는 실질적으로 고정될 수 있으며, 렌즈 모듈(210)에 의해 획득되는 이미지는 안정적일 수 있다.
한편, 프로세서(270)는 ISP(Image Signal Processor)로 구현될 수 있으며, 제1 지지 부재(261) 상의 이미지 센서(262)로부터 이미지 정보를 전달받을 수 있으며, 처리한 정보를 보이스 코일 모터 구동 장치(220)나 제어 신호 생성기(205)로 제공할 수 있다.
렌즈 모듈(210)은 제2 지지 부재(213) 상의 복수의 가이드 볼(212)의 회전에 따라 1차원 또는 2차원적으로 움직일 수 있으며, 하우징(250)에 의해 둘러싸일 수 있다.
렌즈 모듈(210)과, 렌즈 모듈(210)의 주변 구성요소와, 하우징(250)이 대부분 포함된 구조는 카메라 모듈로 정의될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보이스 코일 모터 구동 장치가 아이리스 개폐 제어 기능에 채용된 구조를 예시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, ISP(Image Sensor Processor)는 이미지 센서로 입사되는 다양한 영상 정보를 분석하여 IRIS 변경이 필요하다고 판단 될 경우, I2C 통신을 통해 Driver IC에 IRIS 구경 변화를 요청할 수 있다. Driver IC는 IRIS Actuator에 있는 코일에 적절한 전류를 인가하여 IRIS를 구동시키고, Hall Sensor 위치값(전압)을 피드백 받아서, 원하는 위치만큼 이동했는지 여부를 판별하는 폐루프 제어를 수행함으로써, IRIS 개폐 제어를 수행할 수 있다.
Automotive IRIS Driver IC는 IRIS Actuator의 코일 구동을 위한 Drive 단과 2개의 Hall Sensor 입력을 증폭/신호처리 해주는 AFE와 ADC, 그리고 Hall Sensor의 위치값을 이용한 온도 보상, Soft-landing 제어를 수행하는 디지털 제어부로 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 출력부의 출력전압은 Host(ISP)쪽에 전달될 수 있으며, Actuator의 고장 모드 정보가 감지될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 실시 예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.
100: 전류 구동 회로에 대한 감지 장치
110: 감지 회로
120: 기준 회로
130: 출력 회로
140: 스위치 회로
150: 전류 구동 회로
Comp: 비교기
L: 보이스 코일 모터(voice coil motor)
MP1: 제1 구동 반도체회로요소
MP2: 제2 구동 반도체회로요소
MP4: 제2 기준 반도체회로요소
MP6: 제1 감지 반도체회로요소
MP8: 제2 감지 반도체회로요소
MP9: 기준 반도체회로요소
MP10: 출력 반도체회로요소

Claims (9)

  1. 브리지(bridge) 구조로 결합된 적어도 4개의 구동 반도체회로요소를 포함하는 전류 구동 회로의 제1 구동 반도체회로요소의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제1 감지 반도체회로요소와, 상기 전류 구동 회로의 제2 구동 반도체회로요소의 전류 또는 전압에 기반하여 동작하는 제2 감지 반도체회로요소를 포함하는 감지 회로;
    상기 제1 및 제2 감지 반도체회로요소의 동작의 기준을 제공하는 기준 반도체회로요소를 포함하는 기준 회로;
    상기 제1 및 제2 구동 반도체회로요소의 스위칭(switching)에 기반하여, 상기 제1 및 제2 감지 반도체회로요소 중 상기 기준 회로의 기준을 상대적으로 더 많이 제공받는 감지 반도체회로요소가 선택되도록 스위칭 동작을 수행하는 스위치 회로; 및
    상기 제1 및 제2 감지 반도체회로요소의 동작에 기반한 값을 출력하는 출력 회로; 를 포함하는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 반도체회로요소의 게이트 단자 또는 제2 감지 반도체회로요소의 게이트 단자는 상기 기준 반도체회로요소의 게이트 단자에 전기적으로 연결되고,
    상기 제1 감지 반도체회로요소, 상기 제2 감지 반도체회로요소 및 상기 기준 반도체회로요소 중 적어도 하나는 게이트 단자와 드레인 단자가 전기적으로 연결되도록 구성된 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스위치 회로는,
    상기 제1 감지 반도체회로요소의 게이트 단자와 상기 기준 반도체회로요소의 게이트 단자 사이의 전기적 연결 여부를 스위칭하는 제1 스위치; 및
    상기 제2 감지 반도체회로요소의 게이트 단자와 상기 기준 반도체회로요소의 게이트 단자 사이의 전기적 연결 여부를 스위칭하는 제2 스위치; 를 포함하는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 반도체회로요소는 상기 제1 감지 반도체회로요소의 소스 단자를 통해 상기 제1 구동 반도체회로요소에 전기적으로 연결되고,
    상기 제2 감지 반도체회로요소는 상기 제2 감지 반도체회로요소의 소스 단자를 통해 상기 제2 구동 반도체회로요소에 전기적으로 연결되는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 출력 회로는 상기 제1 감지 반도체회로요소의 드레인 단자 또는 상기 제2 감지 반도체회로요소의 드레인 단자의 전압을 증폭하는 출력 반도체회로요소를 더 포함하는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 출력 회로는 상기 출력 반도체회로요소에 의해 증폭된 전압과 기준 전압의 비교 결과에 기반한 값을 출력하는 비교기를 더 포함하는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기준 회로는 상기 기준 반도체회로요소의 전류의 적어도 일부가 흐르고 상기 기준 반도체회로요소와 전원의 사이에 전기적으로 연결된 제2 기준 반도체회로요소를 더 포함하는 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기준 반도체회로요소는 상기 제1 및 제2 구동 반도체회로요소 각각보다 더 작은 전류 구동 회로에 대한 감지 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 하나의 전류 구동 회로에 대한 감지 장치; 및
    보이스 코일 모터(voice coil motor)에 흐르는 출력 전류를 출력하는 상기 전류 구동 회로; 를 포함하는 보이스 코일 모터 구동 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2000102285A (ja) * 1998-09-21 2000-04-07 Stmicroelectronics Inc 時間領域ボイスコイルモ―タ制御回路及び方法

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